換熱站的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

1 概述
為節(jié)省能源，減少城市污染，在冬季，充分利用火力發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)發(fā)電后的余熱，可對(duì)北方城市集中供熱。這種供熱的過程是，從發(fā)電廠送出來的熱水，到城市中的換熱站經(jīng)過熱交換器后，一次供水熱水溫度從90益左右，下降到60益左右，然后再流回發(fā)電廠。送到城市居民家中的熱水，流過各用戶的熱交換器，在熱交換器中進(jìn)行熱交換，然后流回換熱站，進(jìn)入換熱站熱交換器的二次回水溫度有50益左右，二次供水溫度60益左右。陜西寶雞有許多這樣的換熱站，大部分換熱站設(shè)備比較簡單，一般由數(shù)臺(tái)熱交換器，幾臺(tái)泵組成的循環(huán)泵組和一臺(tái)補(bǔ)水泵構(gòu)成。
而這些換熱站的循環(huán)泵和補(bǔ)水泵因?yàn)椴捎萌斯ら_、關(guān)閥門控制流量，所以使管路的阻尼增大，從而造成電能浪費(fèi)。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，采用變頻器對(duì)老舊換熱站進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制已經(jīng)被越來越多的供暖中心所接受。
2 換熱站的變頻調(diào)速控制
陜西寶雞一換熱站由4 臺(tái)熱交換器，4 臺(tái)37 kW 的管道泵組成的循環(huán)泵組，1 臺(tái)3.7 kW的補(bǔ)水泵組成。
陜西寶雞熱力公司在2003 年至2004 年對(duì)換熱站實(shí)施了自動(dòng)化改造，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵用變頻調(diào)節(jié)，整個(gè)供熱系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了換熱站無人值守。
2.1 補(bǔ)水泵變頻調(diào)速控制
供熱時(shí)，熱水通過循環(huán)泵在供熱系統(tǒng)中運(yùn)行，管道、閥門的泄漏會(huì)引起循環(huán)水的水壓降低，如不及時(shí)補(bǔ)水，會(huì)造成供熱系統(tǒng)運(yùn)行不正常。補(bǔ)水泵的變頻泵補(bǔ)水方式比較簡單，設(shè)定系統(tǒng)內(nèi)熱水的水壓為0.4 MPa，將壓力變送器安裝在回水主管上，管網(wǎng)上壓力的變化經(jīng)壓力變送器變換為4耀20 mA的信號(hào)反饋到變頻器的PI 調(diào)節(jié)器的輸入端。變頻器的給定值設(shè)置為4 kg。當(dāng)供熱系統(tǒng)的壓力低于4 kg時(shí)，變頻器的輸出頻率上升開始補(bǔ)水；達(dá)到4 kg時(shí)，反饋信號(hào)與給定信號(hào)基本相等，變頻器輸出頻率下降停止補(bǔ)水。本例選用1 臺(tái)森蘭變頻器BT12S3.7kW，壓力變送器選用森納斯DG130WBZ-A 1MPa，變頻調(diào)速補(bǔ)水系統(tǒng)如圖1 所示。

2.2 循環(huán)泵的變頻調(diào)速控制
相對(duì)于補(bǔ)水泵的控制，對(duì)循環(huán)泵的控制要復(fù)雜一些。供熱系統(tǒng)的最終目標(biāo)是保持熱用戶的室內(nèi)溫度穩(wěn)定，但由于熱用戶沒有室溫調(diào)節(jié)器，且對(duì)眾多的熱用戶的室溫不可能形成閉環(huán)控制。為做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又保證供熱質(zhì)量，最有效的方法是控制換熱站的二次供水溫度。穩(wěn)態(tài)條件下，根據(jù)系統(tǒng)的供熱量，散熱器的散熱量及用戶的耗熱量相等的規(guī)律，可得到穩(wěn)態(tài)條件下的二次供水溫度。

式（2）為二次供水溫度給定值的計(jì)算方法。由式（2）確定的t2g能跟蹤室外溫度tw的變化，使熱用戶室內(nèi)溫度不受tw變化的影響，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供熱。